AT203288B - Wärmekraftanlage - Google Patents

Wärmekraftanlage

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AT203288B
AT203288B AT52858A AT52858A AT203288B AT 203288 B AT203288 B AT 203288B AT 52858 A AT52858 A AT 52858A AT 52858 A AT52858 A AT 52858A AT 203288 B AT203288 B AT 203288B
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Austria
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reactor
power plant
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thermal power
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AT52858A
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Escher Wyss Ag
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Wärmekraftanlage   
Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftanlage mit Kreislauf eines Arbeitsmittels einer Wärmekraftmaschine, bei welcher Anlage in einem Atomkernreaktor anfallende Wärme auf einem durch den Reaktor führenden Weg an einen Wärmeträger abgegeben wird, der aus dem Arbeitsmittel selbst oder aus einem mit dem Arbeitsmittel in Wärmeaustausch stehenden Zwischenwärmeträger besteht. 



   Weist bei einer solchen Anlage der genannte   Wärmeträger   einen sehr hohen Druck auf, so kann er im Reaktor nicht auf eine so hohe Temperatur erhitzt werden, wie das   zuc   Erreichung 
 EMI1.1 
 tels notwendig wäre. 



   Bei einer'bekannten Anlage mit Wasserdampf als Arbeitsmittel wird der durch die im Reaktor anfallende Wärme erhitzte Dampf mit Hilfe eines der bisher üblichen Brennstoffe auf eine höhere Temperatur überhitzt. Dies bedingt aber zusätzliche Apparate und die Zufuhr von zweierlei Arten von Energieträgern. 



   Auch sind   Wännekraftanlagen   bekannt, bei denen die zur   Verfügung stehende   Wärmemenge durch Wärmeträger mit verschiedenen Drücken ausgenutzt wird. Bei diesen Anlagen wird die Wärme jedoch nicht durch einen Reaktor erzeugt. 



   Die Erfindung bezweckt die geschilderten Nachteile zu vermeiden und mit Atomenergie allein auszukommen. Bei einer   Wärmekraftanlage   der eingangs umschriebenen Art ist zu diesem Behufe   erfindungsgemäss   ein zweiter Kreislauf für einen Wärmeträger vorgesehen, dessen Druck niedriger ist als der Druck des   Wärmeträgers   des ersten Kreislaufes, wobei für den zweiten Wärmeträger ein, insbesonders gesondert, durch den Reaktor führender Weg angeordnet ist und   ausserhalb   des Reaktors ein als'Überhitzer für den ersten   Wärme-   träger ausgebildeter   Wärmeaustauscher   zwischen den beiden   Kreisläufen vorgesehen   ist. 



   In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung veranschaulicht. Die Fig. 1 bis 6 zeigen Schemata dieser Ausführungsbeispiele. 



   Die gezeigten Wärmekraftanlagen weisen einen Kernreaktor 1 mit Wegen   2\     22,   23 usw. für die Reaktorwärme abführende Wärmeträger auf. Dampfturbinen 3 mit Hoohdruckteil 4 und Niederdruckteilen 5 sowie Gasturbinenaggregate 6 mit Turbine 7 und Kompressor 8 treiben elektrische Generatoren 9 an. Die Dampfkraftmaschinen 3 weisen Kondensatoren 10,   Wärmeaustauscher   11 für   Speisewasservonwännung   und Kondenstöpfe 12 
 EMI1.2 
 dene Pumpen 13 eingefügt. Die Kreisläufe sind miteinander bzw. mit   Wärmeverbrauchern   über Wärmeaustauscher   er     152, 153 usw.   in Verbin- 
 EMI1.3 
 
J ? ig. lWärmekraftmaschine, nämlich der Dampfturbine 3 auf.

   In dem Reaktor 1 anfallende Wärme wird auf dem Wege   21 an   das Arbeitsmittel der Dampfturbine 3 abgegeben. Ein   Wärmeträger, beispiels-   weise CO2 oder Helium, dessen Druck niedriger ist als der Druck des auf dem genannten durch den Reaktor 1 führenden Weg   21 geleiteten Wiro : -     meträgers,   hier des Arbeitsmittels, ist auf einem von diesem Wege 21 getrennten zweiten Weg   22   unter   Wärmeaufnahme   durch den Reaktor 1 geleitet und gibt in einem   Wärmeaustauscher     151   einen Teil der so   aufgenommenen   Wärme an das durch auf dem erstgenannten Weg 21 vom Reaktor 1 abgegebene Wärme vorerhitzte Arbeitsmittel der Wärmekraftmaschine, hier der Dampfturbine 3 ab. 



   Dadurch, dass der auf dem zweiten Wege 22 durch den Reaktor 1 geleitete Wärmeträger unter 
 EMI1.4 
 Wege 21 geleitete, kann er auf eine höhere Temperatur erhitzt werden als der auf dem ersten Wege 21 geleitete. Die Beanspruchung der durch den Reaktor 1 führenden Leitungen setzt sich nämlich aus der Beanspruchung infolge des Druckes und der Wärmebeanspruchung zusammen, Ist die eine Beanspruchung niedriger, so kann die andere entsprechend höher gehalten werden.
Bevor der auf dem zweiten Wege 22 durch den Reaktor 1 geführte Wärmeträger (in Fig. 1) in den Wärmeaustauscher 151 gelangt, leistet er in der Turbine 7 des   Gasturbinenaggregates   6 Arbeit.

   Nach Durchströmen des Wärmeaustauschers 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 151 gibt dieser Wärmeträger in dem Wärmeaustauscher   152 Wärme   an Speisewasser und in dem   Wärmeaustauscher 15@ Wärme   an den Wärmeverbraucher 14 ab, dann wird er in dem Kompressor 8 verdichtet und dem Reaktor 1 wieder zugeleitet. Die Dampfturbine 3 und das   Gastul1binenaggre-   gat 6 treiben die Generatoren 9 an. 



   Bei der in Fig. 2 dargestellten Wärmekraftanlage führt im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Anlage auch noch der Weg 23 durch den Reaktor 1. Auf diesem Wege 23 wird das aus dem   Hochdruck, tell   4 der Dampfturbine 3 kommende Arbeitsmittel vor seinem Eintritt in den Niederdruckteil 5 zwischenüberhitzt. Da das Arbeitsmittel in diesem Zustand bereits auf einen niedrigeren Druck entspannt ist, kann die Erhitzung auf die hinreichend hohe Temperatur direkt im Reaktor 1 erfolgen. Die auf dem Wege 2"direkt im Reaktor stattfindende Zwischen überhitzung des Arbeitsmit- 
 EMI2.1 
 hoherwerden als die überhitzung des   Frischdampfes,   die über den Wärmeaustauscher 151 erfolgen muss. 



   Bei der in Fig. 3 dargestellten Anlage führen ausser den beiden Wegen 21 und   2"   noch die Wege   2'und 25   durch den Reaktor 1. Der Weg   25   dient zur   Vorwärmung   des Arbeitsmittels der Dampfturbine 3. Auf dem Wege 24 wird der Wärmeträger, der auf dem zweiten Wege   2" durch   den Reaktor 1 geleitet ist, ein zweites Mal durch den Reaktor 1 geleitet, nachdem er in der Gasturbine 7 Arbeit geleistet und Wärme an das dem Hochdruckteil   4   der Dampfturbine 3 zuzuführende Arbeitsmittel abgegeben hat.

   Auf diese Weise wieder auf hohe Temperatur gebracht, dient die-   ser Wärmeträger zur Zwischenuberhitzung des Ar-   beitsmittels der Dampfturbine 3 über den Wärmeaustauscher   154   und dann im gleichen Sinne wie bei den Anlagen nach   Fig. l   und 2 über die Wär- 
 EMI2.2 
    und 153 zur VorwärmungSpeisewasser'bzw. Wärmeabgabe   an die Wärme-   verbraucher M,   um dann im Kompressor 8 verdichtet und dem Reaktor 1 (Weg   22)   wieder zugeleitet zu werden. 



   Die in Fig. 4 gezeigte Wärmekraftanlage unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Anlagen dadurch, dass das Arbeitsmittel der Dampfturbine 3 nicht direkt auf dem durch den Reaktor 1 führenden Wege   21   erhitzt wird, sondern dass im Reaktor 1 anfallende Wärme auf diesem Wege   21   an einen mit dem Arbeitsmittel über den Wärmeaustauscher   155 1n Wärmeaustausch   stehenden Zwischenwärmeträger abgegeben wird. Der Zwi-   schenwärmeträger   ist dabei ein unter hohem Druck stehendes Mittel, beispielsweise Druckwasser.

   Eine Erhitzung auf hinreichend hohe Temperaturen kann hier also auf dem ersten Wege 21 infolge der eingangs geschilderten Schwierigkeiten ebenfalls nicht erreicht werden und wird erst mit Hilfe des auf dem zweiten Wege   2@   durch den Reaktor 1 geleiteten   Wärmeträgers   möglich. 



   Bei den in den Fig.   1-4   dargestellten Anlagen ist der auf dem zweiten Wege durch den Reaktor geleitete Wärmeträger ein gasförmiges Mittel, beispielsweise Helium oder CO2. Dieses leistet während seines Kreislaufes auch Arbeit in der Gasturbine 7. 



   Es kann aber auch vorteilhaft sein, auf eine Gasturbine zu verzichten und als auf dem zweiten 
 EMI2.3 
 ein flüssiges Mittel vorzusehen. 



   Das flüssige Mittel kann dabei zweckmässigerweise, ein Metall sein. 



   Bei der in Fig. 5 gezeigten Wärmekraftanlage besteht der auf dem zweiten Wege 2"durch den Reaktor 1 geleitete Wärmeträger aus Arbeitsmittel der   Wärmekraftmaschine,   nämlich der   Dampftur-   bine 3. Dieses Arbeitsmittel wird der Dampfturbine 3 am Austritt des Hochdruckteils 4 also in einem Zustand   niederen Druckes   entnommen und auf dem Wege 22 erhitzt. Danach dient. es zur Überhitzunng des auf dem ersten Wege 21 erhitzten Arbeitsmittels und wird dann dem Niedet- , druckteil 5 zugeleitet. Wie in Fig. 5 durch die gestriohelte Linie angedeutet, kann das Arbeitmittel aber auch vor dem Eintritt in den Niederdruckteil   5   auf dem Wege   20   nochmals durch den Reaktor 1 geleitet werden. 



   Bei der in Fig. 6 dargestellten   Wärmekraftan-   lage wird dem auf dem Wege   21 durch   den Reaktor 1 führenden Arbeitsmittelkreislauf eine Teilmenge des unter niedrigem Druck stehenden Speisewassers entnommen und auf den durch den   Reaktor J führenden   Wegen 27, 28 bzw.   22 vege-   wärmt, verdampft und überhitzt. Sie dient dann über den Wärmeaustauscher 151 der überhitzung des auf dem Wege 21 verdampften   Arbeitsmittels   und wird danach einer ihrem niedrigen Druck entsprechenden Stufe des Hochdruckteils 4 der Dampfturbine 3 wieder zugeführt. 



   Bei allen Beispielen sind die Wärmekraftmaschinen, an deren Arbeitsmittel auf dem ersten durch den Reaktor führenden Weg 21 Wärme abgegeben wird, Dampfturbinen. Es können aber auch Anlagen, bei denen an die Stelle dieser Dampfturbinen andere Wärmekraftmaschinen, beispielsweise Gasturbinen treten, in der erfindüngs-   gemässen Art ausgebildet   werden. 



   Bei den Beispielen ist jeweils ein Reaktor mit verschiedenen Wegen für die Wärmeträger vorgesehen. Der Reaktor kann aber auch beispielsweise in einzelne kleine Reaktoren jeweils für einen 
 EMI2.4 
 die Wege mit   Wärmeträgern   niedrigeren Druckes unterteilt sein. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Wärmekraftanlage mit Kreislauf eines Arbeitsmittels einer Wärmekraftmaschine, bei welcher Anlage in einem Atomkernreaktor anfallende Wärme auf einem durch den Reaktor führenden Weg an einen Wärmeträger abgegeben wird, der aus dem Arbeitsmittel selbst oder aus einem mit dem Arbeitsmittel in Wärmeaustausch stehenden Zwi- <Desc/Clms Page number 3> schenwärmeträger besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kreislauf für einen Wärmeträger vorgesehen ist, dessen Druck niedriger ist als der Druck des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes, dass tür den zweiten Wärmeträger ein, insbesonders gesondert, durch den Reaktor führender Weg (22)
    angeordnet ist und dass ausserhalb des Reaktors ein als Überhitzer für den ersten Wärmeträger ausgebildeter Wärmeaustauscher (15) zwischen den beiden Kreisläufen vorgesehen ist.
    2. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger des zweiten Kreislaufes ein gasförmiges Mittel ist.
    3. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Kreislauf zwischen dem Reaktor und dem Wärmeaustauscher (151) eine Gasturbine (7) vorgesehen ist.
    4. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger des zweiten Kreislaufes ein Flüssiges Mittel ist.
    5. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Mittel ein Metall ist. EMI3.1 dadurchgekennzeichnet, dass für beide Kreisläufe das gleiche Arbeitsmittel vorgesehen ist.
AT52858A 1957-02-05 1958-01-24 Wärmekraftanlage AT203288B (de)

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AT (1) AT203288B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3164958A (en) * 1960-04-23 1965-01-12 Babcock & Wilcox Ltd Combined gas-steam turbine cycle power plant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3164958A (en) * 1960-04-23 1965-01-12 Babcock & Wilcox Ltd Combined gas-steam turbine cycle power plant

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